本文应用第四纪地质学、天然气地质学、水文地质学、沉积学、遥感地学、自然地理和地貌学等学科的科学理论体系，通过资料收集、野外考察、样品检测、实验、数据统计与分析等方法，在第四纪古环境、水文地质、遥感图像、沉积相、地球物理勘探、第四系生物气成藏条件等方面分析的基础上，重点研究了柴达木盆地三湖地区地下循环的水化学场和流场特征，建立了那一驼含水系统的地下水简化模型，计算出那一驼含水系统区域流场的循环速度和循环周期。从区域流动系统角度提出了水溶相“气水混合介质”的概念，认真研究了“气水混合介质”的水势与浮力、渗透扩散力的综合作用问题以及三湖地区第四系生物气藏的水动力成因机理，总结出本区生物气水动力成藏的基本条件。柴达木盆地三湖地区第四系生物成因气藏是我国最大的生物成因气藏，生物气探明储量占全国生物气探明储量的97％，也是我国生物气资源主要的开发地区。第四系生物气资源是我国天然气资源的重要组成部分，研究第四系生物气成藏理论，必将成为第四纪地质学和天然气地质学研究的一个焦点。三湖地区第四系生物气藏在世界天然气地质领域具有独特性，表现在气藏的埋藏浅、规模大、气层层组多，且在成因机理方面与特殊的地理地貌环境及地下水循环密切相关。柴达木盆地三湖地区水系径流在基岩边界条件的制约下，形成了两个有显著差异的地下含水系统。其中，那陵格勒河流域的基岩裂隙水及其山前第四系洪积扇孔隙水构成了统一的高势地下水含水系统，其区域流场受到厚层湖相泥岩和高矿化度地层水的阻滞而向下绕流，形成大跨度、深循环的区域流场，在北斜坡区形成较为局限的泄流区。这种区域流场特征与化学场和温度场的资料相吻合，且在遥感图像上得到验证。根据那一驼(那陵格勒—驼峰山地区)地下水含水系统的简化模型，计算出区域流动系统的最低流速为13.14 m/a，最短循环周期为9361a， 以水溶气方式运移的生物气在北斜坡的生物气年聚集资源量为1.67×105(m3/a)，这个聚集资源量主要集中分布在区域流场泄流区附近，形成了生物气富集成藏的局限性地区优势。这个聚集资源量也可近似为生物气藏总体开采量的动态平衡点，随着开采泄流量的增加，地下区域流场的泄流范围更加集中，地下水向开采气田部位集中汇流，增加了开采气田部位的脱气效应和生物气的汇集补给量。总体开采量等于此动态平衡点，则可以保持似永久性开采。总体开采量小于此动态平衡点，则开采过程不会引起圈闭生物气控制储量的减少，否则反之。这个动态变化过程应该是三糊地区生物气藏动态成藏的重要特征之一。动态平衡点原理很好地解释了涩北气田大量未开采气藏井压力表现出明显的升高现象。三湖地区那—驼地下水含水系统的特殊性，为第四系生物气的生成、运移和聚集成藏提供了载体和直接动力。高势地下水流场循环作用不仅把大量地表有机质带入地下深处，不断演生出生物气，同时还溶解了气源岩的生物气，把他们一并带到北斜坡泄流区，形成了长期大量生气结果。三湖地区湖泊盐化的显著期是距今3万年左右开始，3万年以前为淡水湖泊。而第四系沉积早在280万年以前就已开始，快速沉积期主要在更新世早中期，地质地貌格局形成于第四纪早期，均早于盆地水体大规模的咸化期。实验证明生物菌作用于烃源岩的生气过程是个快速的过程，以此推理更新世中期就是生物菌发育及生物气形成的高峰阶段，现今第四系主力气源岩埋藏深度已超过大量生成生物气的最佳埋深。如果不考虑地下水大跨度、深循环的作用(即由下水循环不断把地表有机质带入地下深出演生的生物气资源量)，就无法合理解释3万年以来生物气持续地大量生成、大量散失、大规模聚集的事实，横向运移是生物气成藏的基本条件之一。 在区域流动系统径流过程中，地下水的矿化度随着流程的增加逐渐升高，到北斜坡的台南—涩北一带矿化度达到最高，到区域流场泄水区矿化度又有所降低，这是由于在泄流区附近流线的垂直分量不断增高，使地下水的脱碳酸作用、混合作用及越流效应不断增高的结果。同时由于沿流程的水势逐渐降低，脱气作用和浮力作用逐渐增强，使分布在区域流场主要通道上的台南构造和涩北构造就占有了“近水楼台先得月”的有利位置，加之，其构造产状宽缓，有利于生物气横向运移过程中水势驱动力与浮力的平衡，提高了生物气富集成藏的规模。在三湖地区第四系地下水流动系统径流中，水的盐度变化会产生强烈的扩散渗透力，对生物气在构造圈闭聚集有重要作用。由于水的盐度差产生所的扩散渗透压力能够引起渗透流，这是生物气向构造圈闭富集的重要机制。在地下水区域流场泄流区附近，流线向上汇集—蒸发泄流，所形成的高盐度区具有圈闭的功能，使低盐度区的水不断相它汇聚，特别是烃类由于盐度增加而出溶转变为游离气。这种扩散渗透流作用方向主要指向上方或上倾方向，沿流线伴随着压力的降低，脱气作用和脱碳酸作用非常显著。在与游离气一起向上渗流过程，毛细管阻力作用对生物气的渗流阻力远远的大于对水的渗流阻力，使得水去盐留和水去气留，最终在有利圈闭位置导致天然气的富集。三湖地区生物气田普遍存在的气水界面倾斜现象是由于涩北生物气田紧靠地下水区域流场斜流区的南侧，流线的垂直分量大，此时以水溶相运移的生物气(实际是气水混合介质，密度小于地层水)，水混合介质在水动力驱动作用下，按一定的流速顺层翻越背斜圈闭时，会产生强烈的脱气效应和扩散渗透效应，即气去水留。造成了越背斜圈闭两翼流体介质的密度差。也就是说背斜南翼(来水方向)储层里充满了气水混合介质，在背斜顶部充分脱气后，流向背斜北翼(去水方向)，这样在背斜北翼储层里充满了水介质。因此，在相同气压环境下，背斜的南北两翼呈现出不同的水头高度，即气水界面倾斜。造成生物气田气水界面倾斜现象的原因是水动力驱动、定向渗流速度适中、有强烈的脱气效应和扩散渗透效应等因素共同作用的结果。由上述分析可进而将三湖地区第四系生物气成藏条件归纳为：①长流程、深循环区域流场的存在，沿区域流线的流程方向，其压力环境和温度环境变化满足了有机质热演化、生气、运移和聚集的要求。②区域流场有较高的循环速度和径流强度，能够携带足够量的地表有机质生物气和气源岩生物气抵达北斜坡区，满足生物气聚集量大于散失量的动态成藏的基本条件。③区域流线在泄流区的垂直分量大幅度增高，形成了生物气脱气、散失和聚集的主要场所，该泄流区附近的构造圈闭是生物气富集的最有利部位。④宽缓构造圈闭的存在，有利于生物气横向运移过程中水势驱动力与浮力的平衡，提高生物气富集成藏的规模。构造圈闭产状陡会使水的扩散渗透力、浮力、膨胀力和水势驱动力等形成过大的垂向合力(即大于封盖层的排替压力)，导致封盖层泄露或破裂，不有利于生物气在圈闭的有效聚集成藏。